북 지휘부 타격할 현무시리즈는

미사일은 자력 비행·유도시스템·탄두로 구성
성격에 따라 탄도·순항·요격미사일로 구분해

[장상근 국방과학연구소 前 수석연구원]새로운 슈퍼히어로의 탄생을 알린 초대형 블록버스터 <아이언 맨>, 커다란 산탄총 하나로 적들을 물리치던 고전 액션영웅 ‘터미네이터’와 달리 아이언 맨은 최첨단 아이언 슈트를 입고, 건물 투시용 레이더와 인공지능 컴퓨터가 내장되어 있는 헬멧을 착용한다. 또 팔 안에 숨겨져 있는 초소형 미사일을 이용해서 악당들을 제거해 나가는데, 만약 그 미사일이 엉뚱한 사람을 공격한다면 어떻게 될까?

다행히도 미사일은 표적의 위치를 정확하게 파악한다. 미사일이 표적을 확실하게 명중시킬 수 있는 이유는 미사일에 사람의 눈 역할을 하는 탐색기, 두뇌 역할을 하는 내장 컴퓨터인 유도조종장치, 손과 발의 역할을 하는 구동기 및 조종날개가 있기 때문이며, 미사일을 똑똑하게 만들어주는 고도의 운용 소프트웨어가 숨어있기 때문이다.

미사일은 다음과 같은 세 가지 큰 특징을 갖는다. 자력 비행이 가능하고, 유도시스템이 있으며, 표적을 파괴하는 탄두 등을 탑재한다. 자력 비행을 할 수 있도록 자체 추진력을 발생시키며, 크게 로켓엔진과 제트엔진 방식으로 추진력을 발생시킨다. 로켓엔진은 고체 또는 액체 상태의 연료와 산소 역할을 하는 산화제를 탑재하고 있으며, 연소실에서 연료를 태워 고압가스를 발생시켜 추력을 얻는다. 제트엔진은 제트비행기와 마찬가지로 공기를 흡입하여 공기 중에 있는 산소를 이용해 연료를 태워 추력을 발생시킨다. 오늘날은 구조가 단순하며 사용하기 편리한 고체로켓을 사용하는 미사일이 많다.

▲ 미사일의 구조= 미사일을 표적으로 유도하기 위해서는 항법, 유도 및 조종을 위한 장치가 필요하다. 미사일의 위치와 속도 등을 추정하는 항법장치, 표적의 위치 및 속도 정보를 이용해서 미사일이 표적 방향으로 날아가도록 기동 명령을 내리는 유도장치, 그리고 유도장치에서 계산된 유도명령대로 실제 미사일이 기동할 수 있도록 조종날개 등을 어떻게 움직일지 결정하는 조종장치가 있다.

탄두는 표적을 파괴하는 에너지 수단으로써 화약 에너지, 운동에너지, 핵에너지, 화학/생물학제 비살상제 등 여러 종류가 있다. 탄두는 화약과 화약을 담는 그릇인 탄체로 구성되는데, 탄체구조물은 처음에는 화약을 담는 용도로만 필요하였으나 현재는 용도와 기능이 고급화되고 다양해짐에 따라 복잡한 형상과 기능을 갖춘 구조물로 변하고 있으며 더 나아가 지능적인 구조물로 발전하고 있다.

탄도미사일은 지구중력의 영향을 받아 비행시작
순항미사일은 제트엔진 달아 정밀타격을 목표로
요격미사일은 이동하는 표적 등 다양하게 요격해

▲탄도미사일의 특징= 탄도미사일은 로켓 추진기관을 사용하며 탄도 비행이 가능하고 대형 타격을 목표로 하는 경우가 많다. 탄도 미사일(Ballistic missile)에서 탄도(Ballistic Trajectory)라는 수식어는 유도탄 비행궤적의 대부분이 자유낙하 궤도 즉 포탄이 날아가는 궤도와 동일한 탄도임을 의미한다. 공기가 없다고 가정하면 포신 끝에서 최대속도를 얻은 포탄을 지구중력의 영향을 받아 탄도비행을 시작한다.

탄도미사일의 경우에도 동력구간 비행이 끝나면 이때의 속도와 위치를 초기조건으로 자유 낙하 궤도를 따라 움직이는 탄도비행을 하게 된다. 관성항법장치, 위성항법장치 등 구성품의 개량과 탑재 컴퓨터의 발달로 인해 미세한 유도조종을 수행하여 탄착정밀도를 높이고 있다. 발사 및 추진단계, 중간비행 단계와 종말단계를 거쳐 목표물을 타격하며 종말단계에서 재진입체(Re-entry vehicle)는 단일 탄두와 다탄두의 형태가 있다.

단일 표적에 다 탄두로 공격하는 MRV(Multiple independently targetable re-entry vehicle) 등 다양한 형태가 있다. 탄도미사일도 항공모함 등 움직이는 표적을 타격하기 위하여 미사일 앞부분에 표적을 탐지하고 추적하는 탐색기를 탑재하는 방식으로 발전하고 있다.

▲순항미사일의 특징= 순항미사일은 공기흡입 제트엔진을 사용하며, 연료만 탑재하여 효율적인 면이 있다. 대기권 순항비행을 하고 주로 점표적 정밀타격을 목표로 한다.

포괄적 의미의 순항미사일(Cruise Missile)을 ‘순항 비행(Cruise Flight)을 할 수 있는 유도탄‘ 으로 정의하였다. 순항비행(Cruise Flight)은 동일 속도와 동일 고도로 날아가는 비행 형태를 의미한다. 비행기를 포함한 비행체에는 엔진에 의한 추력과 자체 무게, 그리고 비행에 따른 비행체의 양력(Lift), 항력(Drag)과 같은 4개의 힘이 작용하는데, 비행체의 위쪽과 아래로 작용하는 힘인 양력과 무게가 동일할 때 등고도를 유지할 수 있으며, 추력과 항력이 같으면 등속을 유지할 수 있다. 즉 이러한 조건의 비행이 순항비행이며, 민항기가 이륙하여 착륙하기 전까지 구름 위를 날아가는 비행 상태가 이러한 순항비행에 해당된다.

필요 시, 적의 지형과 표적정보를 활용하며, 목표물은 주로 함정이나 지상표적이 많고 발사플랫폼도 다양하여 지상, 함상, 수상, 공중발사 등이 가능하다. 종말단계에서는 생존성 및 격파 효과를 고려하여 pop-up, low-level pop-up, bridge attack, air burst, cave strike 등 다양한 형태의 공격을 취한다. 대부분의 순항미사일은 아음속으로 비행하는데, 이미 초음속으로 비행하는 순항미사일 개발이 몇 개 국가에서 개발 완료되었으며, 러시아 등 일부 국가는 극초음속으로 비행하는 순항미사일 개발에도 박차를 가하고 있는 추세이다.

▲요격미사일의 특징= 요격미사일은 주로 로켓 추진기관을 사용하여 이동하는 표적을 포함하는 다양한 표적을 요격한다. 전차, 항공기, 로켓, 탄도미사일, 위성 등 표적이 다양하며 발사플랫폼에 따라 다양한 형태의 구성을 갖는다. 대표적인 요격미사일인 대공미사일은 조기경보 시스템이나 자체 탐지레이더를 사용하여 표적을 탐지·추적하고 추적레이더 등 표적정보 측정 장치를 사용하여 표적 정보를 획득한다.

적군·아군 식별 등을 수행하고 교전 여부와 교전 가능성을 판단한 후 유도탄을 발사한다. 대공미사일의 발달과 함께 탄도미사일을 요격하는 미사일방어시스템(MD)의 개발이 최근 비약적인 발전을 거듭하여 성능 고도화가 이뤄지고 있다.

양낙규 군사전문기자 if@asiae.co.kr